气烧窑石灰生产燃料及热耗衡算

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则水蒸发消耗热：114.6kg/h×668kcal/kg=0.077×106kcal/h 3.6 不燃性热损失（即尾气中未燃烧完全的 CO、氢气、甲烷所未释放的热量） Q＝20291Nm /h×（3012×0.53×0.01＋2573×1.25×0.01＋8562× 0.67×0.01） =2.14×10 kcal/h 3.7 冷却空气热损（即导热油所带走的热耗） 散热器进口导热油油温 170~176℃，出口油温 150~160℃。温差按照 15℃计算, 冷却油泵参数：流量 160m /h , 扬程 60m 。 实际流量按照 140m /h 计算，导热油比热容 2.74KJ/kg.℃
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3.4 对流和辐射损失（即壁面对环境辐射+对流散热） 150t/d 的石灰竖窑内径 4240×3040 ， 高 19500， 总辐射面积=284m
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a、一般温度域面积约占表面积的 50%：142m ，内外温差△t=600℃， 热传递系数：1kcal/hm ·℃。 则：142m ×600℃×1kcal/h.m2·℃=0.0852×10 kcal/h b、高温域面积约占表面积的 50%： ，内外温差△t=1115℃，热传递系 数：1.4kcal/hm ·℃。则： 则：142m ×1115℃×1.4kcal/h.m2·℃=0.222×10 kcal/h 合计总热损：0.0852×106kcal/h＋0.222×106kcal/h=0.3072×106kcal/h 3.5 水分蒸发热量（即原料石灰石中所含的水分蒸发所吸收的热量） 单位小时生成的纯 CaO 质量： 6683.3kg/h×0.8451=5648kg/h 单位小时消耗的纯 CaCO3（分子量 100.09）质量（包括反应生成 CaO（分
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联系人：杨勇 联系电话：15147426563 内蒙宜化生产部 二○一二年十二月二十日
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气体成分的差距主要有炉压控制和净化方式不同，不同程度上引进了 空气和氮气。但是在理论上尾气成分不同但是碳元素的总量是平衡的。可 以计算实际情况下吨电石产电石尾气量： 394.5×（84.5+0.3+3.5）÷（65.27+3.06+4.2）=480.3Nm 则每小时流量电石尾气流量=160.4 ÷24×480.3Nm =3210Nm 。 电石净化尾气实测值和理论计算相差 3.8%， 说明电石净化尾气流量实 测值 3086Nm /h 基本可信，可以作为下一步计算的依据。 2.3 电气尾气热值计算： 计算公式：Q＝3012x＋2573y＋8562z 3 3 式中:Q 1m 电石炉尾气热值。 单位：kcal/Nm x 电石炉尾气中 CO 含量。 y 电石炉尾气中 H2 含量。 z 电石炉尾气中 CH4 含量。 则净化气热值 Q＝3012×0.6527＋2573×0.0491＋8562×0.0306＝ 3 2354.3kcal/Nm 注：所有热量计算均以 0℃时为基准态。 2.4 石灰石及石灰分析数据
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＞97% ＜1.0% ＜1.0% ＜0.1% ＜0.02%
氧化铁（Fe2O3）+氧化铝（Al2O3）＜1.0%
2.1 煅烧过程的理化原理
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即 3086Nm /h。 按照电石炉原设计数据：每吨电石副产的电石尾气数据如下：
可燃物类型 CH4 H2 CO2 CO O2 N2 体积 Nm3 原始设计电石尾气 0.3 4.9 3.565.27 0.9 21.66
Q=140m3/h×0.83×1000kg/m3×2.74KJ/kg℃×15℃=4.78×106kJ/h=1.14×106kcal/h
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4 结论 4.1 热平衡汇总表格如下：
序号 项目 热耗 （×106kcal/h） 1 2 3 4 5 6 7 总计 反应热 废气热量 排放石灰热量 对流和辐射损失 水分蒸发热量 不燃性热损失 冷却空气热损 4.288 1.24 0.14 0.3072 0.077 2.14 1.14 热耗 （Kcal/kg） 641.6 185.54 20.95 45.97 11.52 320.2 170.6 1396.38 比例 (%) 45.95 13.29 1.50 3.29 0.82 22.93 12.22
4.2 燃料消耗量： 生产 1kg 石灰需要燃料: 1396.38÷2354.3=0.593Nm /kg 单位小时燃料消耗量：0.593Nm /kg×6683.3kg/h=3963.2Nm /h
注： 电石炉尾气热值：2354.3kcal/Nm
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查询有关资料:根据窑型不同，生产每 kg 石灰热耗一般范围在 890~1250Kcal，而本次计算结果在 1400Kcal 左右，热耗较大，主要是不 燃性热损失较大，即尾气中未燃烧完全的 CO、氢气、甲烷含量较高所致。 从上述数据可知如能控制气烧窑尾气中未燃烧完全的 CO、 氢气、 甲烷 含量接近为零，则 kg 石灰热耗是 1076.18Kcal。 kg 石灰热耗控制在 1100Kcal 以内， 则石灰生产单位小时燃料消耗量： 1100÷2354.3Nm /kg×6683.3kg/h=3122Nm /h。 与实际进气烧窑气体流量 3086Nm /h 基本一致，说明只要我们控制好配风，降低尾气有效成分损失， 气量是可以实现平衡的。 5 补充资料 12 月 19 日，重新安排对气烧窑尾气进行分析，结果如下：
气烧窑石灰生产燃料及热耗衡算
1 概述 1.1 石灰石的理化性质。 石灰生产的原料是大理石，又称石灰石。在自然界中存在比较广泛， 主要成分是碳酸钙。 石灰石的熔点为 1330℃。石灰石的相对密度取决于它的成分和气孔 率，约为 2.6~2.9。完整而坚硬的石灰石的相对密度比气孔石灰石的要 大。石灰石的物理外观由于所含的杂质不同差别很大。它的颜色有深灰、 浅灰、青灰、白纹、黄褐色等。一般青灰、浅灰较好，杂质含量较少。 如色暗证明含有多量的镁和砂，结晶灿烂的表示含有多量的二氧化硅， 黄褐色的表示含有氧化铁和锰等。 1.2 电石生产对石灰石的质量要求 碳酸钙（CaCO3） 氧化镁（MgO） 二氧化硅（SiO2） 硫（S） 磷（P） 2 数据和原理 石灰石在高温下分解，产生氧化钙和二氧化碳。 化学方程式：CaCO3=CaO+CO2-42.5Kcal。 这就是说分解 1Mol 的碳酸钙需要 42.5 Kcal 的热量。1Mol 的碳酸钙 相当于 100g，则分解 1000g 的石灰石需要 425Kcal 的热量。 但是在实际生产中，由于窑顶废气带走的热、窑壁损失的热、卸出 石灰带走的热，燃料燃烧不完全或没有燃烧而被卸出的燃料损失等等原 因。 2.2 电石尾气流量的确定 计算数据以 12 月 17 日 6#气烧窑的生产数据为准： 石灰产量 160.4 t/d，即 6683.3kg/h。当日净化气累计流量 74070Nm ,
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3 气烧窑的热工计算 3.1 反应热（即 CaCO3 和 MgCO3 分解所需要的热量） 热化学方程式：
CaCO3(s)+42.5kcal===CaO(s)+CO2(g)（/mol）即生成 1molCaO 需吸收 42.5kcal 热量。 MgCO3(s)+27.4kcal===MgO(s)+CO2(g) （/mol）即生成 1molMgO 需吸收 27.4kcal 热量。
电脑显示助燃风流量是 5300Nm3/h，则冷却风流量是 6683Nm3/h.
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3.3 排放石灰热量（即窑底出灰热损，仅考虑主要成分 CaO，杂质忽略不计） CaO 比热：0.21 kcal/kg·℃，温度 T=100℃。 则单位小时 CaO 热损为：
6683.3kg/h×0.21 kcal/kg·℃×（100-0）℃=0.14×10 kcal/h
石灰石组成(%) CaCO3 MgCO3 惰性气体 H2O CaO SiO2 产量 97 1.13 0.00 1.00 0.00 1.06 石灰组成(%) 13.2 0.81（MgO） 0.00 0.00 84.51 1.58 可燃物类型 CH4 H2 CO2 CO O2 N2 热值 2354.3kcal/Nm3 电石尾气(%) 3.06 4.91 4.2 65.27 0.9
可燃物类型 CH4 H2 CO2 CO O2 窑顶废气 （12 约 17 日数据） 0.67 1.25 21.03 0.53 8.13 窑顶废气 （12 约 19 日数据） 0.74 1.02 22.4 1.2 9.0
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计算不燃性热损失（即尾气中未燃烧完全的 CO、氢气、甲烷所未释放的热量） Q＝20291Nm /h×（3012×1.2×0.01＋2573×1.02×0.01＋8562× 0.74×0.01） =2.55×10 kcal/h kg 石灰不燃性热损失=381.7 kcal 热损失仍是偏大
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3.2 废气热量（即经过空气预热器以后排出的气体所带走的热量） 电石尾气的体积流量是 3086 Nm /h,气烧窑排除的废气流量是 Y Nm /h，进入气烧窑的空气流量是 Z Nm /h。 每小时石灰分解产生的 CO2 是： 6683.3×0.8451÷56.08×22.4+ 6683.3×0.0081÷36×22.4=2289.7Nm3
计算得知：
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电石尾气的体积流量 3086 Nm /h, 气烧窑排除的废气流量 Y =20291Nm /h。 进入气烧窑的空气流量是 Z=11983 Nm /h。 废气温度按照 180℃计算，此温度下废气比热为 0.34kcal/Nm ·℃， 则单位小时废气带走热量： 20291 Nm /h×0.34kcal/Nm ·℃×（180-0）℃=1.24×106kcal/h
可燃物类型 CH4 H2 CO2 CO O2 电石尾气(%) 3.06 4.91 4.2 65.27 0.9 窑顶废气 0.67 1.25 21.03 0.53 8.13
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计算碳平衡：2289.7＋3086×(3.06+4.2+65.27)/100=Y(0.67+21.03+0.53)/100 计算氧平衡 2289.7×2＋3086×(4.2×2+65.27+0.9×2)/100＋Z×0.21× 2=Y(21.03×2+0.53+8.13×2)/100
1000 42.5 753kcal / kg 56.08 1000 27.4 650kcal / kg 生成单位千克质量 MgO（分子量 40.31）的分解热为 40.31
则生成单位千克质量 CaO（分子量 56.08）的分解热为 将 CaCO3 分解成 CaO（占产物含量 84.51%） ，单位小时需耗热： 6683.3kg/h×0.8451×753kcal/kg=4.253×10 kcal/h 将 MgCO3 分解成 MgO（占产物含量 0.81%） ，单位小时需耗热： 6683.3kg/h×0.81÷100×650kcal/kg=0.035×10 kcal/h 反 应 总 耗 热 =CaCO3 分 解 耗 热 +MgCO3 分 解 耗 热 =4.253 × 10 kcal/h+0.035 × 6 10 kcal/h =4.288×10 kcal/h
子量 56.08）所需要的 CaCO3 的质量、产物石灰中未分解的 CaCO3 的质量） ：
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5648kg/h×100.09÷56.08+6683.3kg/h×0.1549=11115.73kg/h 原料石灰石 CaCO3 含量：7%，H2O 含量按照 1%计算，则原料石灰石含水 分： 11115.73kg/h÷0.97×0.01=114.6kg/h T=180℃,此温度下水比热为 668kcal/kg。